شیشه چیست؟

شیشه همراه همیشگی ما

انسان موجودی است که به‌طور فطری زیبایی را دوست داشته و ظرافت و شفافیت را در محیط پیرامون زندگی خود بسیار می‌پسندد . به همین دلیل اگر بتوانیم خصوصیت‌های مختلفی نظیر مقاومت و ایمنی را در کنار موضوع‌های مطرح شده جمع‌آوری کنیم، به یک ماده ساختمانی بسیار موثر و مفید در علم مهندسی ساختمان خواهیم رسید؛ این ماده‌ی موثر همان شیشه است.fan2022668

شرح خلاصه ای از پیدایش شیشه

شیشه دست‌ساز یا شیشه‌ی فوتی یکی از صنایع دستی قدیمی‌ایران است که به فرآورد‌هایی اطلاق می‌شود که مراحل اساسی تولید آن با دست انجام گرفته باشد. قدمت این محصول به ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ سال پیش از میلاد می‌رسد.

شیشه جسمی ‌است شفاف ، شکننده و ترکیبی از سیلیکات‌‌های قلیایی که این اجسام را در کوره ذوب کرده و به‌وسیله دست یا به کمک قالب‌‌های مخصوص به آنها شکل می‌دهند‌ . اشیایی که از مناطق مختلف کشور نظیر شوش ، ری ، ساوه، و نیشابور از زیر خاک به دست آمده نشان‌دهنده‌ ساخت این‌گونه ظروف در اکثر نقاط کشور در گذشته‌‌های دور است . تاریخ فناوری تولید شیشه‌ تخت به هزاران سال پیش باز می‌گردد که با توجه به مهارت کم در آغاز ، سرعت توسعه بسیار کندی داشت در قرن هفتم قبل‌ازمیلاد مسیح شیشه‌سازان سوری ، موفق به ساخت شیشه تخت با روشی به‌نام روش کراون شدند . در این روش حباب بزرگی را به روش دستی از شیشه‌ی مذاب با میله‌ی شیشه‌گری تهیه می‌کردند . سپس با ایجاد حفر‌ه‌ای در حباب و چرخاندن آن ، درحالی‌که شیشه تقریباً نرم است ، تا نیروی گریز از مرکز حباب شیشه باز گردیده و به‌صورت تخت و بشقاب‌گونه در می ‌آید . که  متعاقبا با برش بشقاب بدست آمده شیشه تخت بدست می‌آمد . این روش تا قرن‌‌های ۱۲ و ۱۳ میلادی مورد استفاده بود. متداول‌ترین ترکیبی که در سراسر دنیا برای شیشه به‌کار می‌رود، مخلوطی از Na2O، CaO و SiO2 است. مواد اولیه شیشه‌‌های جام ساختمانی که عمدتاً از نوع سیلیسی، آهکی، سودایی هستند عبارتند از ماسه سیلیسی، مواد گدازآور آهکی و سودایی.

– SiO2: ماسه‌‌های سیلیسی- فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است.

– CaO : سنگ آهک

– Na2O: کربنات سدیم

آیا هرگز به این موضوع فکر کرده‌اید که بدون استفاده از شیشه زندگی روزمره شما عملاً مختل می‌شود؟

شیشه‌ پنجره منزلتان به عنوان عایق حرارتی تا حدی از نفوذ گرما ، سرما و تا حدی باد به داخل منزل جلوگیری می‌کند و این درحالی‌است که نور را از خود عبور می‌دهد . حتی امروزه شاهد ساخت شیشه‌‌هایی هستیم که گرمای نور خورشید را گرفته و تنها به قسمت مرئی آن اجازه عبور می‌دهد . شیشه ‌، جامدی مجازی است، این خصوصیت غیر عادی در ساختار شیشه تعیین‌کننده ویژگی‌ها و خواص این ماده‌ی پرمصرف است . علت شفافیت شیشه در همین فقدانِ نظمِ تکرارشونده در شیشه است. شعاع نوری در حین گذر از شیشه ، تنها ۸ تا ۱۰ درصد از قدرت خود را از دست می‌دهد. اسحاق نیوتن اولین کسی بود که تشخیص داد یک منشور شیشه‌ای ، نور سفید را به نور‌های تشکیل‌دهنده‌ نور سفید تفکیک می‌کند.

اگرچه معمولاً مردم شیشه را شکننده می‌دانند ، قدرت آن در بعضی موارد قابل توجه است ؛ به عنوان مثال یک رشته شیشه تازه شکل گرفته نیرویی معادل۷۰هزار کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب را تحمل می‌کند، ولی با این وجود وزنی که شیشه معمولی تحمل می‌کند یک صدم وزنی است که در تئوری برای آن قائل شده‌اند . این موضوع به دلیل نقایص موجود در شیشه است که به صورت حباب هوا و سایر موارد مرتبط ایجاد می‌شود.

شیشه‌ ماد‌ه‌ای‌ است شفاف ، بی‌رنگ ، حاکی ماورا ، سخت و شکننده ، با سختی حدود ۵/۶ و مخلوطی است از سیلیکات‌‌های قلیایی. شیشه دارای شکل هندسی نیست و در نتیجه می‌توان آن را به شکل دلخواه درآورد ؛ اما ساده‌ترین تعریف از شیشه این است که شیشه ، مایعی است سفت شده که در ساختار آن هیچ نوع بلوری وجود ندارد . در ساختمان‌ها شیشه‌‌ جام ساختمانی، برای عبور نور و در عین حال جلوگیری از تأثیر عوامل جوی به داخل ساختمان به کار می‌رود . شیشه‌سازی ، شامل چهار مرحله عمده‌ «ذوب ، شکل دادن ، بازپخت یا تاباندن و پرداخت» میباشد .

ضریب شکست نور در شیشه

مهمترین خواص نوری شیشه انعکاس، شکست، پراکندگی و عبور است. اگر نور از یک محیط به محیط دیگر وارد شود مسیر آن تغییر می کند. مقدار تغییر مسیر بیانگر ضریب شکست است که آنرا از قانون اسنل محاسبه می کنند. قانون شکست اسنل رابطه میان زاویه نور قبل از برخورد و پس از شکست در خط فاصل دو محیط را نشان می‌دهد. هنگامی که نور از محیطی وارد محیط دیگری می‌شود که نور در آن دارای سرعت متفاوتی باشد، زاویه شعاع نور در خط فاصل این دو محیط تغییر می‌کند و به اصطلاح می‌شکند.

ضریب شکست N یک محیط در نورشناسی ، مقیاسی است بدون بُعد ؛ برای نشان دادن آن‌که سرعت نور یا هر پرتوی دیگر در آن محیط چه مقدار نسبت به خلاء کاهش می‌یابد . ضریب شکست چنین تعریف می‌شودfan2022664

که در آن C سرعت نور در خلأ و V سرعت نور در ماده مورد نظر است . ضریب شکست شیشه در حدود ۵/۱ است . و این بدان معنا است که سرعت نور در شیشه ۶۷/۰= (۵/۱)/۱ برابر سرعت نور در خلاء است.

با داشتن شناخت صحیح از نور و انتخاب شیشه مناسب می‌توان تاثیر قابل توجهی بر زیباییِ فضا ، آرامش ساکنین و هزینه‌‌های سرمایش و گرمایشی فضا گذاشت. در واقع قسمتی از نوری که به شیشه تابیده می‌شود ، منعکس می گردد و مقداری از نور نیز با شکست از شیشه می‌گذرد. هر اندازه شیشه نازکتر ، یکنواختر و بی‌رنگتر باشد ، نور بیشتری از خود عبور می‌دهد